[NLP] 语义网络与知识图谱入门

Posted 2020-11-12 aoru45

语义网络与知识图谱入门（二）

OWL

本体声明

owl用owl:Ontology来声明一个本体。rdf:about属性为本体提供一个名称或引用。根据标准，当rdf:about属性的值为""时，本体的名称是owl: Ontology元素的基准URI。

<owl:Ontology rdf:about="">
    <rdfs:comment>An example OWL ontology</rdfs:comment>
    <owl:priorVersion rdf:resource="http://www.w3.org/TR/2003/PR-owl-guide-20031215/wine"/> 
   <owl:imports rdf:resource="http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-guide-20040210/food"/> 
    <rdfs:label>Wine Ontology</rdfs:label>
</owl:Ontology>

rdfs:comment 提供了显然必须的为本体添加注解的能力。
owl:priorVersion 是一个为用于本体的版本控制系统提供相关信息（hook）的标准标签。
owl:imports 提供了一种嵌入机制，接受一个用rdf:resource属性标识的参数。导入另一个本体将把那个本体中的全部声引入到当前本体中.

rdfs:label对本体进行自然语言标注。

基本元素

类的定义

OWL中的所有个体都是类owl:Thing的成员。

 <owl:Class rdf:ID="PotableLiquid"> 
   <rdfs:subClassOf rdf:resource="#ConsumableThing" />
 </owl:Class>

上例中PotableLiquid被定义为ConsumableThing的子类。

一个类的定义由两部分组成：引入或引用一个名称，以及一个限制列表。被直接包含在类定义中的各个表达式进一步限制了该类的实例，该类的实例属于所有这些限制的交集。（这里描述的是成为某个类的必要条件，关于描述成为某个类的充分必要条件，请参见owl:equivalentClass部分。

个体的定义

类的成员就是类的个体。

先定义类。

<owl:Class rdf:ID="Grape">
 </owl:Class>

在定义本体

 <owl:Class rdf:ID="WineGrape">
   <rdfs:subClassOf rdf:resource="&food;Grape" />
 </owl:Class>

然后就可以定义个体了

<WineGrape rdf:ID="CabernetSauvignonGrape" />

这里WineGrape为类名，rdf:ID为个体名。

定义属性

一个属性是一个二元关系。有两种类型的属性：

1. 数据类型属性（datatype properties），类实例与RDF文字或XML Schema数据类型间的关系。

2. 对象属性（object properties），两个类的实例间的关系。

<owl:ObjectProperty rdf:ID="madeFromGrape"> 
   <rdfs:domain rdf:resource="#Wine"/>
   <rdfs:range rdf:resource="#WineGrape"/> 
 </owl:ObjectProperty> 
 <owl:ObjectProperty rdf:ID="course">
   <rdfs:domain rdf:resource="#Meal" />
   <rdfs:range rdf:resource="#MealCourse" />
 </owl:ObjectProperty>

上面例子可以看出，定义域为Wine，值域为WineGrape，也就是说，属性描述可以将两个类相关联，使得属性取值的key在Wine中，value在WineGrape中。

实体如何拥有定义的属性呢？

<owl:Thing rdf:ID="LindemansBin65Chardonnay">
   <madeFromGrape rdf:resource="#ChardonnayGrape" />
 </owl:Thing>

上面这个例子可以看出，LindemansBin65Chardonnay拥有属性madeFromGrape。并且可以根据其定义域知道他一定是葡萄酒。

例如，我们可以通过定义一个locateIn属性来将事物和他所在的地区相关联。

<owl:ObjectProperty rdf:ID="locatedIn">
   <rdfs:domain rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Thing" />
   <rdfs:range rdf:resource="#Region" />
 </owl:ObjectProperty>

数据类型属性定义

<owl:Class rdf:ID="VintageYear" />
?<owl:DatatypeProperty?rdf:ID="yearValue">?
? ? ?<rdfs:domain rdf:resource="#VintageYear" />?
? ? ?<rdfs:range rdf:resource="&xsd;positiveInteger"/>?
</owl:DatatypeProperty>?

数据类型的属性定义更像是类的属性，而对象的属性更像是实例的属性。

属性限制

可以使用owl:Restriction来对属性的值域进行进一步的限制。

<owl:Class rdf:ID="Wine">?
? ? ? <rdfs:subClassOf rdf:resource="&food;PotableLiquid" />
? ? ? <rdfs:subClassOf>?
? ? ? ? ? ?<owl:Restriction>
? ? ? ? ? ? ? ? <owl:onProperty?rdf:resource="#hasMaker" /> 
? ? ? ? ? ? ? ? <owl:allValuesFrom?rdf:resource="#Winery" />
? ? ? ? ? ? </owl:Restriction>?
? ? ?</rdfs:subClassOf>
</owl:Class>

上面例子使用了owl:Restriction来对Wine类进行限制owl:onProperty表明对哪个属性进行限制，而owl:allValuesForm则表明限制的取值范围。所以上面的例子可以解释为，所有Wine实例的hasMaker属性值必须为Winery的实例。

数量限制：

<owl:Class rdf:ID="Vintage">
? ?<rdfs:subClassOf>
? ? ? <owl:Restriction>
? ? ? ? ?<owl:onProperty rdf:resource="#hasVintageYear"/>
? ? ? ? ?<owl:cardinality?rdf:datatype="&xsd;nonNegativeInteger">1</owl:cardinality>
? ? ?</owl:Restriction>
? ?</rdfs:subClassOf>
</owl:Class>

使用owl:cardinality可以限制实例属性的取值数量，这里onProperty表明对hasVintageYear属性限制，owl:cardinality则限制了该属性取值为1。

其他限制还有：

owl:maxCardinality 限制数值上界

owl:minCardinality 限制数值下界

owl:hasValue 限制属性值的实例必须有hasValue的资源

<owl:Class rdf:ID="Burgundy">
? ?<rdfs:subClassOf>
? ? ? <owl:Restriction>
? ? ? <owl:onProperty rdf:resource="#hasSugar" />
? ? ? <owl:hasValue?rdf:resource="#Dry" />
? ? ?</owl:Restriction>
?</rdfs:subClassOf>
</owl:Class>

这个例子中，只有实例的hasSugar属性有Dry的资源，该实例才为Burgundy为的实例。

本体映射

表明两个类等价等价。equivalentClass两个类等价。

<owl:Class rdf:ID="TexasThings">
? ? ?<owl:equivalentClass>
? ? ? ? ? ?<owl:Restriction>
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?<owl:onProperty rdf:resource="#locatedIn" />
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?<owl:someValuesFrom rdf:resource="#TexasRegion" />?
? ? ? ? ? ?</owl:Restriction>
? ? ? </owl:equivalentClass>
</owl:Class>

上例表明，TexasThings类等价于一个无名类，而这个无名类加了locatedIn限制。